Le materie prime di alta qualità sono alla base della produzione di elementi di fissaggio di alta qualità. Tuttavia, molti prodotti dei produttori di elementi di fissaggio presentano delle crepe. Perché succede?

Attualmente, le specifiche comuni delle vergelle in acciaio strutturale al carbonio fornite dalle acciaierie nazionali sono φ 5,5-φ 45, mentre la gamma più consolidata è φ 6,5-φ 30. Molti problemi di qualità sono causati dalla segregazione del fosforo, come ad esempio la segregazione del fosforo nelle vergelle e nelle barre di piccolo diametro. Di seguito vengono presentati, a titolo di riferimento, l'influenza della segregazione del fosforo e l'analisi della formazione di cricche. L'aggiunta di fosforo nel diagramma di fase ferro-carbonio comporterà la chiusura della regione di fase austenitica e, di conseguenza, un aumento della distanza tra la fase solida e quella liquida. Quando l'acciaio contenente fosforo viene raffreddato dallo stato liquido a quello solido, deve attraversare un ampio intervallo di temperatura.

La velocità di diffusione del fosforo nell'acciaio è lenta e il ferro fuso con un'elevata concentrazione di fosforo (basso punto di fusione) è ricco di dendriti solidificate precocemente, il che porta alla segregazione del fosforo. Nei prodotti che presentano spesso crepe durante la forgiatura a freddo o l'estrusione a freddo, l'esame e l'analisi metallografica mostrano che la ferrite e la perlite sono distribuite a strisce e che nella matrice è presente ferrite a bande bianche. Sulla matrice di ferrite a bande sono presenti zone di inclusione di solfuro di colore grigio chiaro intermittenti. La struttura a bande del solfuro è chiamata "linea fantasma" a causa della segregazione del solfuro.
Il motivo è che l'area con segregazione di fosforo grave presenta una zona bianca brillante nell'area di arricchimento di fosforo. Nella lastra colata continua, a causa dell'alto contenuto di fosforo nell'area bianca, i cristalli colonnari ricchi di fosforo si concentrano, riducendo il contenuto di fosforo. Quando la billetta solidifica, i dendriti di austenite si separano per primi dall'acciaio fuso. Il fosforo e lo zolfo in questi dendriti si riducono, ma l'acciaio fuso solidificato alla fine contiene elementi di fosforo e zolfo. Solidifica tra gli assi dei dendriti perché gli elementi di fosforo e zolfo sono elevati. In questo momento, si forma solfuro e il fosforo si dissolve nella matrice. Poiché gli elementi di fosforo e zolfo sono elevati, si forma solfuro qui e il fosforo si dissolve nella matrice. Pertanto, a causa dell'alto contenuto di elementi di fosforo e zolfo, il contenuto di carbonio nella soluzione solida di fosforo è elevato. Ai lati della fascia carboniosa, ovvero ai lati dell'area di arricchimento di fosforo, si forma una lunga e stretta fascia di perlite intermittente parallela alla fascia bianca di ferrite, e i tessuti normali adiacenti sono separati. Sotto la pressione del riscaldamento, il lingotto si estenderà nella direzione di lavorazione tra gli alberi, poiché la fascia di ferrite contiene un alto contenuto di fosforo, ovvero la segregazione del fosforo porterà alla formazione di una struttura di fascia di ferrite larga e brillante con una struttura di fascia di ferrite larga e brillante. Si può notare che ci sono anche strisce di solfuro grigio chiaro nella fascia di ferrite larga e brillante, che sono distribuite con una lunga striscia di fascia di ferrite di fosforo ricca di solfuro, che di solito chiamiamo "linea fantasma". (Vedi Figura 1-2)

Bullone flangiato

Nel processo di laminazione a caldo, finché è presente la segregazione del fosforo, è impossibile ottenere una microstruttura uniforme. Ancora più importante, poiché la segregazione del fosforo forma una struttura a "linee fantasma", ridurrà inevitabilmente le proprietà meccaniche del materiale. La segregazione del fosforo nell'acciaio legato al carbonio è comune, ma il suo grado varia. Una segregazione grave del fosforo (struttura a "linee fantasma") ha effetti estremamente negativi sull'acciaio. Ovviamente, la segregazione grave del fosforo è la causa principale della fessurazione da stampaggio a freddo. Poiché il contenuto di fosforo nei diversi grani di acciaio è diverso, i materiali presentano resistenza e durezza differenti. D'altra parte, ciò genera tensioni interne nel materiale, che lo rendono soggetto a fessurazioni. Nei materiali con struttura a "linee fantasma", è proprio a causa della diminuzione di durezza, resistenza, allungamento a rottura e riduzione di area, soprattutto a causa della diminuzione della tenacità all'urto, che il contenuto di fosforo nei materiali ha una forte correlazione con la struttura e le proprietà dell'acciaio.
Nel tessuto della "linea fantasma" al centro del campo visivo, è stata rilevata, tramite metallografia, una grande quantità di solfuro sottile di colore grigio chiaro. Le inclusioni non metalliche nell'acciaio strutturale si presentano principalmente sotto forma di ossidi e solfuri. Secondo la norma GB/T10561-2005, Diagramma di classificazione standard per il contenuto di inclusioni non metalliche nell'acciaio, il contenuto di solfuro delle inclusioni di Classe B è pari o superiore a 2,5. Le inclusioni non metalliche rappresentano una potenziale fonte di cricche. La loro presenza compromette seriamente la continuità e la compattezza della struttura in acciaio, riducendone notevolmente la resistenza intergranulare.
Si ipotizza che i solfuri presenti nella struttura interna dell'acciaio, in particolare le cosiddette "linee fantasma", siano la parte più soggetta a fessurazioni. Pertanto, un gran numero di elementi di fissaggio si sono incrinati durante la formatura a freddo e la tempra in ambiente di produzione, a causa della presenza di numerose e lunghe inclusioni di solfuri di colore grigio chiaro. Questa struttura non tessuta ha compromesso la continuità delle proprietà del metallo, aumentando il rischio di difetti durante il trattamento termico. Le "linee fantasma" non possono essere eliminate con metodi di normalizzazione o altri metodi, e la presenza di impurità deve essere rigorosamente controllata prima della fusione o dell'ingresso delle materie prime nell'impianto. In base alla composizione e alla deformabilità, le inclusioni non metalliche si dividono in allumina (tipo A), silicati (tipo C) e ossidi sferici (tipo D). La loro presenza interrompe la continuità del metallo, trasformandosi in cavità o crepe dopo la rimozione, il che facilita la formazione di cricche durante la formatura a freddo e causa concentrazioni di stress durante il trattamento termico, con conseguente formazione di cricche da tempra. Pertanto, è fondamentale controllare rigorosamente la presenza di inclusioni non metalliche. Le attuali norme GB/T700-2006 e GB T699-2016 sugli acciai al carbonio di alta qualità per applicazioni strutturali stabiliscono i requisiti per le inclusioni non metalliche. Per le parti importanti, si tratta generalmente di serie a grana grossa di tipo A, B, C, serie a grana fine non superiore a 1,5, sistema a grana grossa di tipo D, Ds e livello 2 non superiore al livello 2.

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